[发明专利]具有高显色指数的荧光灯及其涂层系统

说明书

本发明题为具有高显色指数的荧光灯及其涂层系统。本发明公开一种用于荧光灯的涂层系统，以及设置有所述涂层系统的荧光灯。所述涂层系统包括含有荧光体的混合物的含荧光体涂层，所述荧光体的混合物含有少于10％重量的稀土荧光体。所述含荧光体涂层在被UV辐射激发时发射具有至少87的显色指数的可见光。

相关申请案的交叉引用

本申请是2011年9月28日提交的共同待决的美国专利申请序列号13/247,350的部分继续专利申请。所述先前申请的内容以引用的方式并入本说明书中。

技术领域

本发明大体涉及照明系统和相关技术。更具体地，本发明涉及荧光灯和被荧光灯利用以产生可见光的涂层系统。

背景技术

自从20世纪30年代以来，荧光灯就得以使用和商品化。近年来，消费者和生产者都表达了对横跨所有行业(包括照明行业)的产品的能量效率和环境影响的增加的忧虑。因此，荧光灯见证了使用的增长，因为在与常规白炽灯比较时它们的能量效率有所提高。荧光灯见证了来自发光二极管(LED)灯的大量竞争，因为LED可能具有更大的效率和光度。已经做出大量努力和研究以便提高荧光灯流明输出，而不增加功率需求或显著材料成本的增加。

在图1中示意性地示出荧光灯10的非限制性实例。灯10表示为具有密封玻璃管，所述密封玻璃管包括封闭内部腔室14的玻璃罩或壳12。腔室14优选地处于非常低的压力例如约0.3％的大气压力，并且含有具有至少一种成分的气体混合物，所述至少一种成分可被电离来产生包括紫外线(UV)波长的辐射。根据当前的技术状态，这种气体混合物包含一种或多种惰性气体(例如，氩气)，或一种或多种惰性气体和处于低压的其他气体的混合物，以及少量汞蒸气。在腔室14内的电极16电连接至从灯10的相对设置的基座20延伸的电接触管脚18。当接触管脚18连接至电源时，施加的电压使得电流流过电极16，并且使得电子从一个电极16迁移至腔室14的另一端处的另一电极16。在所述过程中，这个能量将少量液体汞从液体状态转化为带电的(电离的)气体(蒸气)状态。电子和带电气体分子移动穿过腔室14，不时地碰撞和激发气态汞分子，从而提高汞原子中的电子的能级。为了返回到它们的原始能级，电子释放光子。

由于汞原子中的电子的排列，由这些电子释放的大部分光子都是处于紫外线(UV)波长。这并不是可见光，并且因此(为了使灯10发射可见光)这些光子必须被转化为可见光波长。这种转化可由图1中表示为设置在玻璃壳12的内表面处的涂层22来执行。涂层22含有荧光体粉末，并且通常通过具有例如氧化铝(Al₂O₃)的UV反射阻挡层24而与玻璃壳12分离。由电离的汞蒸气发射的UV辐射被涂层22内的荧光体组合物吸收，从而导致激发荧光体组合物以产生发射穿过玻璃壳12的可见光。更具体而言，当荧光原子的电子受到光子冲击时，电子变为激发到更高的能级，并且发射光子以返回到它们的原始能级。发射的光子具有比撞击光子更少的能量，并且处于可见光谱中以提供灯10的照明功能。灯10的颜色和光度主要是涂层22中使用的一种或多种荧光体的结果。

明显的或感知的光源的颜色可根据色温来描述，所述色温是发射具有与考虑的辐射大约相同的色度的辐射的黑体的温度。具有3000K色温的光源具有比具有4100K色温的光源更大的红色组分。正如随附实例，具有感知的“暖白色”颜色的荧光灯可具有约3000K的CCT，而具有感知的“冷白色”颜色的荧光灯可具有约4000K的CCT。荧光灯性能的另一量度是显色指数(CRI)。光源的CRI不指示光源的明显颜色，但替代地是光源与理想或自然光源相比较与之相当地再现物体的颜色的能力的定量测量。仅可在具有相同CCT的两个光源中精确地比较CRI。最高可能CRI数值是100。本质上为黑体的白炽灯具有100的CRI。典型的LED具有80或更多的CRI，其中声称CRI至多是98，而荧光灯典型地具有在约50至约90的范围内的CRI。在这点上，荧光灯的高CRI可被认为是约80和更高，具体地是至少87。